JPH01103210A - 複合加工機の２軸送り制御方法およびその２軸送り制御装置を備えた複合加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、旋盤等のように、メインスピンドル側に設け
た工作物を、工具台に取り付けた工具とサブスピンドル
側に取り付けた回転型の工具とにより、同時に加工する
ことができる複合加工機の２軸送り制御方法およびその
２軸送り制御装置を備えた複合加工機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、第５図で示すように、旋盤１では工作物２をチャ
ック３で挾持するメインスピンドル（主軸台）４にメイ
ン主軸モータ５を直結し、切削工具６を取り付ける工具
取付台７にはメインスピンドル４の軸方向に対して直角
な方向に工具取付台７を移動させる軸送りモータ８を設
け、工具取付台７を移動方向へ摺動自在に支持させた工
具台９にはメインスピンドル４の軸方向と平行に移動さ
せる軸送りモータ１０を設けており、メインスピンドル
４のチャック３に対向してドリル等の回転型切削工具１
１あるいは心押棒を取り付けるサブスピンドル（心押台
）１２を配置している。

この旋盤１では、工作物２の外周部については切削工具
６、工作物２の端面については回転型切削工具１１を用
いて、工作物２の外周部と端面を同時に加工することが
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 前記旋盤１では、サブスピンドル１２に取り付けられた
回転型切削工具１１が、固定されているだけで回転しな
いため、加工時には、サブスピンドル１２を手動により
送るしかなく、回転型切削工具１１を適切な送り速度で
送ることができないという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みて成されたものであり、前記
問題点を解決する目的で設定される技術的課題は、切削
工具６と回転型切削工具１１の画工具に対して最適な送
り速度を与えるようにして、前記問題点を解決した複合
加工機の２軸送り制御方法およびその２軸送り制御装置
を備えた複合加工機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では、上記問題点を解決するための手段として、
複合加工機の２軸制御方法を構成するにあたり、メイン
スピンドルに設けたメイン主軸モータの回転速度と、サ
ブスピンドルに設けたサブ主軸モータの回転速度とから
、前記メインスピンドルの回転速度と前記サブスピンド
ルの回転速度の差を求め、該回転速度の差に同期させて
、サブスピンドルに設けた軸送りモータの送り速度を最
適な送り速度に制御することにしたものである。

この２軸制御方法を実施する２軸制御装置を備えた複合
加工機を構成するにあたって、メインスピンドルにメイ
ン主軸モータを設け、サブスピンドルにサブ主軸モータ
を設け、前記サブスピンドルを前記サブスピンドルの軸
方向へ移動させるサブスピンドル軸送りモータを前記サ
ブスピンドルに設け、工具取付台に前記メインスピンド
ルの軸方向に対して直角な方向へ前記工具取付台を移動
させる工具取付台送すモータを設け、前記工具取付台を
前記工具取付台の移動方向へ摺動自在に支持する工具台
に前記メインスピンドルの軸方向と平行な方向へ前記工
具台を移動させる工具台軸送りモータを設け、さらに前
記工具取付台に工具を取り付けるとともに前記サブスピ
ンドルに回転型の工具を取り付けて前記メインスピンド
ルに取り付けた工作物を同時に加工する場合に、前記メ
インスピンドルの回転速度と前記サブスピンドルの回転
速度の差に同期させて、サブスピンドルに設けた軸送り
モータの送り速度を最適な送り速度に制御する制御装置
を備えたものである。

〔作用〕

本発明の上記構成によって得られる作用は、工具取付台
に工具を取り付けるとともにサブスピンドルに回転型の
工具を取り付けで、メインスピンドルに取り付けた工作
物を同時に加工する場合に、メインスピンドルの回転速
度とサブスピンドルの回転速度の差に同期させて、サブ
スピンドルに設けた軸送りモータの送り速度を最適な送
り速度に制御するため、工具取付台に取り付けた工具と
ともにサブスピンドルに取り付けた回転型の工具に対し
ても最適送り速度を与えることができるようになる。

（実施例〕 以下、本発明による実施例を第１図乃至第４図に基づき
詳細に説明する。

第１図で示すように、工作物２をチャック３で挾持する
メインスピンドル４に歯車４ａを介してメイン主軸モー
タ５を直結する。メインスピンドル４には回転角および
回転方向を検知するエンコ−ダ４ｂを取り付ける。切削
工具６を取り付ける工具取付台７にねじ７ａを介してメ
インスピンドル４の軸方向に対して直角な方向へ工具取
付台７を移動させる送りモータ８を設け、工具取付台７
を移動方向へ摺動自在に支持する工具台９に、ねじ９ａ
を介してメインスピンドル４の軸方向と平行に工具台９
を移動させる軸送りモータｌＯを設ける。メインスピン
ドル４のチャック３に対向してドリル等の回転型切削工
具１１を取り付けるサブスピンドル１２を配置し、サブ
スピンドル１２にサブ主軸モータ１３を直結するととも
に、回転角および回転方向を検知するエンコーダ１２ｂ
を取り付ける。サブスピンドル１２とサブ主軸モータ１
３を支持する支持台１４に、ねじ１４ａを介してメイン
スンドル４の軸方向と平行に支持台１４を移動させる軸
送りモータ１５を設ける。

第２図で示すように、メイン主軸モータ５．サブ主軸モ
ータ１３．および送りモータ８．並びに軸送りモータ１
０．軸送りモータ１５等の動きを制御する制御装置２０
は、ＣＰＵ　（セントラルプロセッシングユニット）２
１に接続するメインバス２２へ、ＲＯＭ　（リードオン
リーメモリ）２３゜ＲＡＭ　（ランダムアクセスメモ１
月　２４．数値制御プログラム専用記憶装置（以下ＮＣ
Ｐと略称する）２５を接続し、ＣＲＴデイスプレィ　（
陰極線管表示装置）を備えた入出力装置２６はインター
フェイス２７を介してメインバス２２へ接続する。

メイン主軸モータ５には、その入力側に増幅器２８の出
力側を接続するとともに、出力側を増幅器２８の入力側
へ接続させ、増幅器２８の入力側にＤＡ変換器２９の出
力側を接続し、さらにＤＡ変換器２９の入力側をインタ
ーフェイス３０を介してメインバス２２へ接続するとと
もに、増幅器２８の入力側を他のインターフェイス３１
を介してメインバス２２へ接続する。

メインスピンドル４の回転角および回転方向検出用のエ
ンコーダ４ｂには、その出力側へ増幅器３２の入力側を
接続し、増幅器３２の出力側をインターフェイス３３を
介してメインバス２２へ接続するとともに、インターフ
ェイス３３に正転のときは１を加算し、逆転のときは１
を減算するパルスカウンタ３４を接続してメインバス２
２へ接続する分岐ラインを設ける。サブ主軸モータ１３
には、その入力側に増幅器３５の出力側を接続するとと
もに、出力側を増幅器３５の入力側へ接続させ、増幅器
３５の入力側にＤＡ変換器３６の出力側を接続し、さら
にＤＡ変換器３６の入力側をインターフェイス３７を介
してメインバス２２へ接続するとともに、増幅器３５の
入力側を他のインターフェイス３８を介してメインバス
２２へ接続する。

サブスピンドル１２の回転角および回転方向検出用のエ
ンコーダ１２ｂには、その出力側へ増幅器３９の入力側
を接続し、増幅器３９の出力側をインターフェイス４０
を介してメインバス２２へ接続するとともに、インター
フェイス４０に正転のときはｌを加算し、逆転のときは
１を減算するパルスカウンタ４１を接続してメインバス
２２へ接続する分岐ラインを設ける。

送りモータ８には入力側に増幅器４２の出力側を接続し
、増幅器４２の入力側に補間器４３の出力側を接続し、
送りモータ８の出力側を増幅器４２の入力側と補間器４
３の入力側を接続し、さらに補間器４３を介してメイン
バス２２べ接続する。

軸送りモータ１０には入力側に増幅器４４の出力側を接
続し、増幅器４４の入力側に補間器４５の出力側を接続
し、軸送りモータ１０の出力側を増幅器４４の入力側と
補間器４５の入力側を接続し、さらに補間器４５を介し
てメインバス２２へ接続する。軸送りモータ１５には入
力側に増幅器４６の出力側を接続し、増幅器４６の入力
端に補間器４７の出力側を接続し、軸送りモータ１５の
出力側を増幅器４６の入力側と補間器４７の入力側を接
続し、さらに補間器４７を介してメインバス２２へ接続
する。

このように構成した本実施例を用いて加工するには、第
３図で示すように、まずメインスピンドル４に対する指
令方式が直接指令方式か周速一定力式かを調べる（ステ
ップ５０）。指令方式が直接指令方式の場合、メイン主
軸回転指令の内容をメインスピンドル４の回転数ｖ１へ
移しくステップ５１）、メインスピンドル４の最高回転
数Ｖ　ＩＩＩＩＩＸと、メインスピンドル４の回転数ｖ
ｌをメイン主軸モータ５の回転数Ｖに変換するための係
数ＣＩを用いて、演算 Ｖ＝（Ｖｌ　　・Ｃ＋　）／ｖ＋、□　　・・・（１１
を実行して、メインスピンドル４の回転数■、をメイン
主軸モータ５の回転数■に変換し、かつ、増幅器２８に
対する指令単位に置き換え（ステップ５２）、演算結果
Ｖ−１−ＤＡ変換器２９へ出力する（ステップ５３）。

指令方式が周速一定力式の場合には、送りモータ８から
切削工具６の刃先位置を入力して、指令された周速を工
作物２の切削工具６の刃先位置における周速ＸＦに補正
しくステップ５４）、演算Ｖ＝Ｓ＋　／　（π・ｘｐ）
　　　　　　・・・（２）を実行して、工作物２の切削
工具６の刃先位置における周速ＸＰから回転数■を逆算
しくステップ５５）、演算結果Ｖをメインスピンドル４
の回転数ｖＩに置き換え（ステップ５６）、ステップ５
２へ移行する。

ステップ５３の後、サブスピンドル１２に対する指令方
式が直接指令方式か相対指令方式かを調べる（ステップ
５７）。指令方式が直接指令方式の場合には、サブ主軸
回転指令の内容をサブスピンドル１２の回転数■２へ移
しくステップ５８）、そして、サブスピンドル１２の最
高回転数Ｖ　２＋＋＋ａｘと、サブスピンドル１２の回
転数■２をサブ主軸モータ１３の回転数ｖ′に変換する
ための係数０２を用いて、演算 Ｖ’　＝　（Ｖｚ　　・Ｃｚ　）　／Ｖｚ−ａｘ　　・
・１３）を実行して、サブスピンドル１２の回転ａＶ２
をサブ主軸モータ１３の回転数Ｖ′に変換し、かつ、増
幅器３５に対する指令単位に置き換え（ステップ５９）
、演算結果Ｖ′をＤＡ変換器３６へ出力する（ステップ
６０）。

指令方式が相対指令方式の場合には、メインスピンドル
４の回転数ｖＩを入力しくステップ６１）、演算 Ｖ’　＝ＶＩ　　Ｓｚ　　　　　　　　’　・・（４）
を実行して、メインスピンドル４の回転Ｂｖｔから指令
された相対速度のサブ主軸回転指令を引いて回転数Ｖ′
を算出しくステップ６２）、その演算結果ｖ′をサブス
ピンドル１２の回転数ｖ２に置き換え（ステップ６３）
、ステップ５９へ移行する。

加工時においてサブスピンドル１２例の同期送りを単位
時間に１回のみ処理して制御するには、第４図で示すよ
うに、まずパルスカウンタ３４のデータをＣＰＵ２１の
記憶領域ＣＰＩへ取り込み（ステップ７１）、パルスカ
ウンタ４１のデータをＣＰＵ２１の記憶領域ＣＰ２へ取
り込む（ステップ７２）。つぎに前回得られたパルスカ
ウンタ３４のデータＣＰＩ。を用いて、演算 Ｒ，＝ＣＰ１゜−ＣＰＩ　　　　　・・・（５）を実行
し、単位時間毎のカウンタの差を求めることによって速
度成分を出す（ステップ７３）。同様に、演算 Ｒ，＝ＣＰ２゜−ＣＦ２　　　　　・・・（６）を実行
する（ステップ７４）。演算実行後に、ＣＰＩＯ値をＣ
ＰＩ。へ置き換え（ステップ７５）、ＣＦ２の値をＣＦ
２゜へ置き換え（ステップ７６）、メインスピンドル４
とサブスピンドル１２との同期の取り方について何方か
一方の回転に同期させる（絶対同期方式）か、または工
作物２とサブスピンドル１２側に取り付けられた回転型
切削工具１１との回転数の差に同期させる（相対同期方
式）かを調べる（ステップ７７）。同期方式が絶対同期
方式による場合、メインスピンドル４とサブスピンドル
１２とのどちらに同期するかを調べる（ステップ７８）
。メインスピンドル４に同期させる場合には、メインス
ピンドル４の回転速度Ｒ１の絶対値をパラメータＲに置
き換え（ステップ７９）、数値制御プログラムで実行す
るサブスピンドル１２の単位回転当たりの送り量Ｆ。と
、軸送りモータ１５における単位時間当たりの移動量Ｗ
、を求める係数００とを用いて、演算Ｗ、＝Ｃ，，・Ｆ
ｗ　・Ｒ・・・（７）を実行し、主軸の回転量と単位回
転当たりの移動量とからモータへの単位時間当たりの移
動量を求め、その値を補間器の指令単位に変換して出力
する（ステップ８０）。サブスピンドル１２の回転速度
Ｒ２の絶対値をパラメータＲに置き換え（ステップ８１
）、ステップ８０へ移行する。同期方式が相対同期方式
による場合、メインスピンドル４の回転速度Ｒ１とサブ
スピンドル１２の回転速度Ｒ２との差の絶対値をパラメ
ータＲに置き換え（ステップ８２）、ステップ８０へ移
行する。

このように本実施例では、相対指令方式を適用した場合
に、サブスピンドル１２の回転数Ｖ２をメインスピンド
ル４の回転数■、から設定された相対速度を差し引くこ
とにより求め、その求められたサブスピンドル１２の回
転数ｖ２をサブ主軸モータ１３の回転数Ｖ′に変換して
、サブ主軸モータ１３を常に加工上の最適な回転数Ｖ′
になるように制御するため、サブスピンドル１２に取り
付けた回転型工具１１に対しても適切な送り速度を与え
ることができる。また、相対同期方式を適用した場合に
、メインスピンドル４の回転速度Ｒ１とサブスピンドル
１２の回転速度Ｒ２との差の絶対値をパラメータＲに置
き換えて、そのパラメータＲとサブスピンドル１２の単
位回転当たりの送りｆｆ１Ｆｏとから軸送りモータ１５
への単位時間当たりの移動Ｎｗｔを求め、その移動ｉｔ
　ｗ　ｔにより軸送りモータ１５を制御することによっ
て、常にサブスピンドル１２に対して適切な送り速度を
与えることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明では、工具取付台に工具を取り付け
るとともにサブスピンドルに回転型の工具を取り付けて
、メインスピンドルに取り付けた工作物を同時に加工す
る場合に、メインスピンドルの回転速度とサブスピンド
ルの回転速度の差に同期させて、サブスピンドルに設け
た軸送りモータの送り速度を最適な送り速度に制御する
ため、工具取付台に取り付けた工具とともにサブスピン
ドルに取り付けた回転型の工具に対しても最適送り速度
を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明による実施例の図面であり、 第１図は、装置構成を示す平面説明図、第２図は、制御
装置を示すブロック図、第３図は、制御装置による２軸
制御手順を示す流れ図、 第４図は、制御装置による２軸送り制御手順を示す流れ
図、 第５図は、従来の装置の構成を示す平面説明図。 図面において、 ２・・・工作物　　　　　　３・・・チャック４・・・
メインスピンドル ４ｂ、１２ｂ・・・エンコーダ ５・・・メイン主軸モータ　６・・・切削工具７・・・
工具取付台　　　　８・・・送りモータ９・・・工具台
　　　　　　１０・・・軸送りモータ１１・・・回転型
切削工具　１２・・・サブスピンドル１３・・・サブ主
軸モータ　１４・・・支持台１５・・・軸送りモータ　
　２０・・・制御装置２１・・・ＣＰＵ　　　　　　　
２２・・・メインバス２８、　３２．　３５．　３９．
　４２．　４４．　４６・・・増幅器 ２９．３６・・・ＤＡ変換器 ２７．３０；　　３１．３３．３７．３８．４０・・・
インターフェイス ３４．４１・・・パルスカウンタ ４３．４５．４７・・・補間器 第１図 第３図 第４図（Ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）メインスピンドルに設けたメイン主軸モータの回
   転速度と、サブスピンドルに設けたサブ主軸モータの回
   転速度とから、前記メインスピンドルの回転速度と前記
   サブスピンドルの回転速度の差を求め、該回転速度の差
   に同期させて、サブスピンドルに設けた軸送りモータの
   送り速度を最適な送り速度に制御することを特徴とする
   複合加工機の２軸送り制御方法。
2. （２）メインスピンドルにメイン主軸モータを設け、サ
   ブスピンドルにサブ主軸モータを設け、前記サブスピン
   ドルを前記サブスピンドルの軸方向へ移動させるサブス
   ピンドル軸送りモータを前記サブスピンドルに設け、工
   具取付台に前記メインスピンドルの軸方向に対して直角
   な方向へ前記工具取付台を移動させる工具取付台送りモ
   ータを設け、前記工具取付台を前記工具取付台の移動方
   向へ摺動自在に支持する工具台に前記メインスピンドル
   の軸方向と平行な方向へ前記工具台を移動させる工具台
   軸送りモータを設け、さらに前記工具取付台に工具を取
   り付けるとともに前記サブスピンドルに回転型の工具を
   取り付けて前記メインスピンドルに取り付けた工作物を
   同時に加工する場合に、前記メインスピンドルの回転速
   度と前記サブスピンドルの回転速度の差に同期させて、
   サブスピンドルに設けた軸送りモータの送り速度を最適
   な送り速度に制御する制御装置を備えたことを特徴とす
   る２軸送り制御装置を備えた複合加工機。